柔性制造實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)響應(yīng)高端智能再制造行動計劃（2018－2020年）》

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柔性制造實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)響應(yīng)高端智能再制造行動計劃（2018－2020年）》

為落實(shí)《中國制造2025》《工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃（2016－2020年）》和《綠色制造工程實(shí)施指南（2016－2020年）》，加快發(fā)展高端再制造、智能再制造（以下統(tǒng)稱高端智能再制造），進(jìn)一步提升機(jī)電產(chǎn)品再制造技術(shù)管理水平和產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量，推動形成綠色發(fā)展方式，實(shí)現(xiàn)綠色增長，制定本計劃。

推動深度無損拆解、柔性智能成形加工、智能無損檢測評估等高端智能再制造共性技術(shù)和專用裝備研發(fā)應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化推廣。推進(jìn)高端智能再制造，有利于帶動綠色制造技術(shù)不斷突破，有利于提升重大裝備運(yùn)行保障能力，有利于推動實(shí)現(xiàn)綠色增長。

1、工作思路和主要目標(biāo)

全面貫徹黨的十九大精神，以習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想為指導(dǎo)，貫徹落實(shí)新發(fā)展理念，深化供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，深入落實(shí)《中國制造2025》，加快實(shí)施綠色制造，推動工業(yè)綠色發(fā)展，聚焦盾構(gòu)機(jī)、航空發(fā)動機(jī)與燃?xì)廨啓C(jī)、醫(yī)療影像設(shè)備、重型機(jī)床及油氣田裝備等關(guān)鍵件再制造，以及增材制造、特種材料、智能加工、無損檢測等綠色基礎(chǔ)共性技術(shù)在再制造領(lǐng)域的應(yīng)用，推進(jìn)高端智能再制造關(guān)鍵工藝技術(shù)裝備研發(fā)應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化推廣，推動形成再制造生產(chǎn)與新品設(shè)計制造間的有效反哺互動機(jī)制，完善產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展體系，加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)研制和評價機(jī)制建設(shè)，探索高端智能再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展新模式，促進(jìn)再制造產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展壯大。

2、必要性

我國作為制造大國，機(jī)電產(chǎn)品保有量巨大，再制造是機(jī)電產(chǎn)品資源化循環(huán)利用的最佳途徑之一。再制造產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模，初步形成了“以尺寸恢復(fù)和性能提升”為主要技術(shù)特征的中國特色再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式。在再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，高端化、智能化的生產(chǎn)實(shí)踐不斷涌現(xiàn)，激光熔覆、等增材技術(shù)在再制造領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)葉片規(guī)�；�再制造，醫(yī)療影像設(shè)備關(guān)鍵件再制造技術(shù)取得積極進(jìn)展，首臺再制造盾構(gòu)機(jī)完成首段掘進(jìn)任務(wù)后已順利出洞。

3、柔性制造在教學(xué)中的應(yīng)用：柔性制造實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)由8個單元組成。分別為：上料檢測單元、搬運(yùn)單元、加工與檢測單元、搬運(yùn)分揀單元、變頻傳送單元、安裝單元、安裝搬運(yùn)單元和分類單元，控制系統(tǒng)可以選用西門子，三菱或歐姆龍的PLC進(jìn)行控制，具有較好的柔性，即每站各有一套PLC控制系統(tǒng)獨(dú)立控制，在基本單元模塊培訓(xùn)完成以后，又可以將相鄰的兩站、三站…直至八站連在一起，學(xué)習(xí)復(fù)雜系統(tǒng)的控制、編程、裝配和調(diào)試技術(shù)。

(一)上料檢測單元

由料斗、回轉(zhuǎn)臺、導(dǎo)料機(jī)構(gòu)、平面推力軸承、工件滑道、提升裝置、檢測工件和顏色識別光電開關(guān)、開關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、通訊接口板、電氣網(wǎng)孔板、直流減速電機(jī)、電磁閥及氣缸組成，主要完成將工件從回傳上料臺依次送到檢測工位，提升裝置將工件提升并檢測工件顏色。
（1）料斗：用于存放物料。
（2）回轉(zhuǎn)臺：帶動物料轉(zhuǎn)動
（3）導(dǎo)料機(jī)構(gòu)：使物料在回轉(zhuǎn)臺上能按照設(shè)定好的方向旋轉(zhuǎn)，輸送工件。
（4）工件滑道：使物料下滑到物料臺上。
（5）直流減速電機(jī)：用于驅(qū)動回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，通過導(dǎo)料機(jī)構(gòu)輸送工件。
（6）光電傳感器1：輸送臺上工件的顏色檢測、物料檢測為光電漫反射型傳感器，工件庫中有物料時為PLC提供一個輸入信號。
（7）光電傳感器2：檢測物料到達(dá)等待抓取位。
（8）磁性傳感器：用于氣缸的位置檢測。當(dāng)檢測到氣缸準(zhǔn)確到位后將給PLC發(fā)出一個到位信號。（磁性傳感器接線時注意藍(lán)色接“-”，棕色接“PLC輸入端”）。
（9）單桿氣缸：由單向氣動電控閥控制。當(dāng)氣動電磁閥得電，氣缸伸出，同時將物料送至直線移動裝置上。
（10）警示燈：系統(tǒng)上電、運(yùn)行、停止信號指示。
（11）安裝支架：用于安裝提升氣缸及各個檢測傳感器。
（12）控制按鈕板：用于系統(tǒng)的基本操作、單機(jī)控制、聯(lián)機(jī)控制。
（13）電氣網(wǎng)孔板：主要安裝PLC主機(jī)模塊、空氣開關(guān)、開關(guān)電源、I/O接口板、各種接線端子等。

（二）搬運(yùn)單元

由氣動機(jī)械手、氣動手指、雙導(dǎo)桿氣缸、回轉(zhuǎn)臺、單桿氣缸、旋轉(zhuǎn)氣缸、磁性傳感器、開關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、通訊接口板、電氣網(wǎng)孔板、多種類型電磁閥組成。主要完成將工件從上料單元搬運(yùn)到加工單元待料區(qū)工位。
（1）氣動機(jī)械手：完成工件的抓取動作，由雙向電控閥控制，手爪放松時磁性傳感器有信號輸出，磁性開關(guān)指示燈亮。
（2）雙導(dǎo)桿氣缸（雙聯(lián)氣缸）：控制機(jī)械手臂伸出、縮回，由雙向電控氣閥控制。
（3）回轉(zhuǎn)臺：采用旋轉(zhuǎn)氣缸設(shè)計，由雙向電控氣閥控制機(jī)械的左、右擺動。
（4）單桿氣缸：由單向氣動電控閥控制。當(dāng)氣動電磁閥得電，氣缸伸出，同時將物料送至等待位。
（5）磁性傳感器：用于氣缸的位置檢測。當(dāng)檢測到氣缸準(zhǔn)確到位后將給PLC發(fā)出一個到位信號。（磁性傳感器接線時注意藍(lán)色接“-”，棕色接“PLC輸入端”）。
（6）開關(guān)電源：完成整個系統(tǒng)的供電任務(wù)。
（7）I/O接口板：完成PLC信號與傳感器、電磁信號、按鈕之間的轉(zhuǎn)接。
（8）控制按鈕板：用于系統(tǒng)的基本操作、單機(jī)控制、聯(lián)機(jī)控制。
（9）安裝支架：用于安裝提升氣缸及各個檢測傳感器。
（10）電氣網(wǎng)孔板：主要安裝PLC主機(jī)模塊、空氣開關(guān)、開關(guān)電源、I/O接口板、各種接線端子等。

（三）加工與檢測單元

由6工位回轉(zhuǎn)工作臺、刀具庫（3種刀具）、升降式加工系統(tǒng)、加工組件、檢測組件、步進(jìn)驅(qū)動器、三相步進(jìn)電機(jī)、光電傳感器、接近開關(guān)、開關(guān)電源、平面推力軸承、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、電氣網(wǎng)孔板、通訊接口板、直流減速電機(jī)、多種類型電磁閥及氣缸組成，回轉(zhuǎn)工作臺有六個旋轉(zhuǎn)工位，加工站主要完成工件的加工（鉆孔、銑孔），并進(jìn)行工件檢測。
（1）單桿氣缸：檢測單桿氣缸進(jìn)行深度測量，單向電控氣閥控制。當(dāng)電控氣閥得電，氣缸升出，檢測打孔深度。
（2）薄型雙導(dǎo)桿氣缸：刀具主軸電機(jī)的上升與下降由薄型雙導(dǎo)桿氣缸控制，氣缸動作由單向電控氣閥控制。
（3）輔助加工裝置：由單桿氣缸推動頂桿機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對工件的夾緊。
（4）電感傳感器：轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)到位檢測，在工位到位后傳感器信號輸出。（接線注意棕色接“+”、藍(lán)色接“-”、黑色接輸出）
（5）光電傳感器：用于檢測工件的正常與否，當(dāng)工件為正常時，傳感器有信號輸出；反之，無輸出。（接線注意棕色接“+”、藍(lán)色接“-”、黑色接輸出）
（6）步進(jìn)電機(jī)：采用步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行刀具庫的選擇。
（7）加工電機(jī)：采用直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)，模擬鉆頭軸轉(zhuǎn)動，模擬絞刀擴(kuò)孔等完成工件的三刀具加工。
（8）搬運(yùn)裝置：裝置上設(shè)有六個工位，分別為：待料工位、加工工位、檢測工位、中轉(zhuǎn)工位，工件的工位轉(zhuǎn)換，由電感傳感器定位，直流減速電機(jī)控制。

（四）搬運(yùn)分揀單元

由擺臺、無桿氣缸、薄型氣缸、氣動手指、推料氣缸、磁性傳感器、廢料存儲器、工業(yè)導(dǎo)軌、開關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、通訊接口板、電氣網(wǎng)孔板、多種類型電磁閥組成，主要完成根據(jù)上一站的加工完成信號和廢料信號，完成廢料分揀、搬運(yùn)任務(wù)。工件搬運(yùn)到成品輸送線上或搬運(yùn)到廢料盒處，擺臺返回原位等待下一個工件。
（1）擺臺：由薄型氣缸控制，實(shí)現(xiàn)三個位置向左、中間、向右的擺動。
（2）前臂單桿氣缸：控制擺臺前臂上下動作，由單向電控閥控制，電磁閥得電，前臂底下。
（3）電磁閥：用于控制各個氣缸的升出、縮回動作。
（4）推料氣缸：完成廢料的分揀任務(wù)。
（5）廢料存儲器：系統(tǒng)檢測為廢料的工件，分揀出來，由推料氣缸將工件推入廢料存儲器內(nèi)。
（6）氣動手指：完成工件的夾取任務(wù)。

（五）傳送分揀單元

由直線皮帶輸送線、分揀料槽、旋轉(zhuǎn)氣缸、變頻器、三相交流減速電機(jī)、光電傳感器、光纖傳感器、顏色傳感器、電磁閥、開關(guān)電源、按鈕、I/O接口板、通訊接口板、電氣網(wǎng)孔板等組成，主要完成將材料顏色不合格的工件分揀出來，同時將合格產(chǎn)品傳送至下一站。
（1）直線皮帶輸送線：主要完成將物料輸送到相應(yīng)的位置
（2）分揀料槽：完成將材料顏色不合格的工件分揀出來
（3）旋轉(zhuǎn)氣缸：將物料導(dǎo)入料槽，由單向電控氣閥控制。
（4）變頻器：控制交流電機(jī)，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速。
（5）三相交流減速電機(jī)：驅(qū)動傳送帶轉(zhuǎn)動，由變頻器控制。
（6）光電傳感器：當(dāng)有物料到放入時，給PLC一個輸入信號。（接線注意棕色接“+”、藍(lán)色接“-”、黑色接輸出）。
（7）光電傳感器：檢測上一單元的物料。
（8）光纖傳感器：物料經(jīng)過時檢測物料的顏色。
（9）顏色傳感器：物料經(jīng)過時檢測物料的顏色。

（六）搬運(yùn)安裝單元

由平移工作臺、塔吊臂、機(jī)械手、齒輪齒條傳動、工業(yè)導(dǎo)軌、開關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、通訊接口板、電氣網(wǎng)孔板、多種類型電磁閥及氣缸組成，主要完成將上站工件拿起放入安裝平臺，等待安裝站將小工件安裝到位后，將裝好工件拿起放下站。
（1）機(jī)械手：與塔吊臂結(jié)合一起，用于夾取工件。
（2）齒輪齒條傳動：完成平移工作臺左右移動
（3）工業(yè)導(dǎo)軌：輔助平移工作臺左右移動
（4）電磁閥組：用于控制各個氣缸的升出、縮回動作。
（5）磁性傳感器：用于氣缸的位置檢測。當(dāng)檢測到氣缸準(zhǔn)確到位后將給PLC發(fā)出一個到位信號。（磁性傳感器接線時注意藍(lán)色接“-”，棕色接“PLC輸入端”）。
（6）單桿氣缸：由單向氣動電控閥控制。當(dāng)氣動電控閥得電，氣缸縮回，同時塔吊臂下降與機(jī)械手爪組合完成工件的夾取。
（7）警示燈：系統(tǒng)上電、運(yùn)行、停止信號指示。
（8）安裝支架：用于安裝提升氣缸及各個檢測傳感器。
（9）控制按鈕板：用于系統(tǒng)的基本操作、單機(jī)控制、聯(lián)機(jī)控制。
（10）電氣網(wǎng)孔板：主要安裝PLC主機(jī)模塊、空氣開關(guān)、開關(guān)電源、I/O接口板、各種接線端子等。

（七）安裝單元

由吸盤機(jī)械手、搖臂部件、旋轉(zhuǎn)氣缸、料倉換位部件、工件推出部件、真空發(fā)生器、開關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、通訊接口板、電氣網(wǎng)孔板、多種類型電磁閥及氣缸組成，主要完成選擇要安裝工件的料倉，將工件從料倉中推出，將工件安裝到位。
（1）吸盤機(jī)械手：用于真空原理吸取物料。
（2）搖臂部件：帶動吸盤機(jī)械手前后擺動。
（3）旋轉(zhuǎn)氣缸：搖臂部件的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
（4）料倉換位部件：用于黑白工件的選擇。
（5）工件推出部件：將黑白工件推出。
（6）磁性傳感器：用于氣缸的位置檢測。當(dāng)檢測到氣缸準(zhǔn)確到位后將給PLC發(fā)出一個到位信號。（磁性傳感器接線時注意藍(lán)色接“-”，棕色接“PLC輸入端”）。
（7）單桿氣缸1：由單向氣動電控閥控制。當(dāng)氣動電控閥得電，氣缸伸出，進(jìn)行料倉換位。
（8）單桿氣缸2：由單向氣動電控閥控制。當(dāng)氣動電控閥得電，氣缸伸出，將黑白小工件推出。
（9）安裝支架：用于安裝提升氣缸及各個檢測傳感器。
（10）控制按鈕板：用于系統(tǒng)的基本操作、單機(jī)控制、聯(lián)機(jī)控制。
（11）電氣網(wǎng)孔板：主要安裝PLC主機(jī)模塊、空氣開關(guān)、開關(guān)電源、I/O接口板、各種接線端子等。

（八）分類單元

由滾珠絲杠、滑桿推出部件、分類料倉、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)驅(qū)動器、電感傳感器、開關(guān)電源、可編程序控制器、按鈕、I/O接口板、通訊接口板、電氣網(wǎng)孔板、多種類型電磁閥及氣缸組成，主要完成按工件類型分類，將工件推入料倉。
（1）滑桿推出部件：用于將上站搬運(yùn)過的物料推入相應(yīng)的倉位里。
（2）分類料倉：存儲機(jī)構(gòu)。
（3）步進(jìn)電機(jī)：分別控制X、Y兩軸滾珠絲桿完成倉儲位置選擇。
（4）步進(jìn)驅(qū)動器：步進(jìn)電機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
（5）電感傳感器：用于X軸左限位。
（6）磁性傳感器：用于氣缸的位置檢測。當(dāng)檢測到氣缸準(zhǔn)確到位后將給PLC發(fā)出一個到位信號。（磁性傳感器接線時注意藍(lán)色接“-”，棕色接“PLC輸入端”）。
（7）單桿氣缸：由單向氣動電控閥控制。當(dāng)氣動電控閥得電，氣缸伸出，同時將物料推出送至相應(yīng)的倉儲位。
（8）安裝支架：用于安裝拖鏈及各個限位開關(guān)。
（9）控制按鈕板：用于系統(tǒng)的基本操作、單機(jī)控制、聯(lián)機(jī)控制。
（10）電氣網(wǎng)孔板：主要安裝PLC主機(jī)模塊、空氣開關(guān)、開關(guān)電源、I/O接口板、各種接線端子等。

（九）主控單元

采用了先進(jìn)的總線控制方式，增配有主控PLC、工業(yè)觸摸屏、MCGS工業(yè)組態(tài)監(jiān)控軟件、MES生產(chǎn)制造管理軟件等，系統(tǒng)更加完整性，更能展現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場的工作狀態(tài)及現(xiàn)代制造工業(yè)的發(fā)展方向。
MCGS工業(yè)組態(tài)監(jiān)控軟件：當(dāng)八個站全部進(jìn)入聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)時，管理員能夠通過組態(tài)監(jiān)控機(jī)中各種組態(tài)按鈕方便的控制整個系統(tǒng)的運(yùn)行、暫停、繼續(xù)、停止等等；另外也可以控制單個站的運(yùn)行、暫停、繼續(xù)、停止等等。每個站的工作狀態(tài)以及工件的材質(zhì)、顏色等在監(jiān)控畫面上也能夠清楚的看到。
MES生產(chǎn)制造管理軟件：在整個系統(tǒng)的生產(chǎn)過程中，由MES生產(chǎn)管理系統(tǒng)制定下達(dá)各項(xiàng)生產(chǎn)計劃任務(wù)，并實(shí)時地反映在MES上位機(jī)的監(jiān)控畫面上。下層制造系統(tǒng)將整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)及當(dāng)前工件加工狀態(tài)作自動統(tǒng)計，并實(shí)時傳輸?shù)缴�產(chǎn)管理系統(tǒng)MES。具有計劃、調(diào)度和實(shí)時監(jiān)控等功能。能夠?qū)崿F(xiàn)和系統(tǒng)組態(tài)監(jiān)控軟件的集成，實(shí)時監(jiān)視生產(chǎn)線的生產(chǎn)情況。

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本文關(guān)鍵詞：智能制造

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